KR100188307B1 - 내치차의 제조법 - Google Patents

Abstract

제조공정의 간소화, 제품의 고정밀도화, 소형화, 고강도화 및 사용재료 수율의 향상이 가능한 내치차의 제조법을 제공한다.

판형상소재를 프레스가공에 의해 컵형으로 성형하고, 그다음에 성형한 컵형소재(W)를 내치차성형용 금형(1)에 끼워맞추어서 컵형소재(W)의 디스크부를 내치차성형용 금형(1)과 끼움용 금형(2)으로 끼운 다음 요구되는 회전수로 회전시키면서 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3)를 컵형소재(W)의 외주면에 누르면서 내치차성형용 금형(1)을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재(W)의 내주면에 치형을 냉간소성가공으로 성형한다.

Description

내치차의 제조법

제1도는 본 발명의 제1실시예의 내치차의 제조공정을 표시하는 설명도이다.

제2도는 본 발명의 제2실시예의 내치차의 제조공정을 표시하는 설명도이다.

제3도는 본 발명의 제3실시예의 내치차의 제조공정을 표시하는 설명도이다.

제4도는 본 발명의 성형법에 의해 성형된 내치차의 일부를 절단한 외관도이다.

제5도는 종래의 보스부에 부설된 내치차의 제조공정을 표시하는 설명도이다.

제6도는 종래의 내치차의 제조공정을 표시하는 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 내치차성형용 금형 2 : 끼움용 금형

3 : 성형롤러 W : 성형소재

WO : 성형소재 WO' : 성형소재

Wa : 내치차 Wb : 보스부에 부설된 내치차

본 발명은, 프레스가공 또는 단조가공 혹은 주조가공에 의해 컵형상으로 성형한 소재를 사용해서 그 내주면에 내치차의 치형을 냉간소성 가공으로 형성하도록 한 내치차의 제조법에 관한 것이다.

자동차의 감속기, 그 밖의 기계에 있어서 내치차가 많이 사용되고 있다.

그런데, 한쪽면에 보수부가 달려있는 디스크를 구비한 보수부설치 내치차의 제조방법에 있어서는 제5도(a)에 표시하듯이 요구되는 크기로 절단한 강재를 요구되는 온도로 가열해서 열간 또는 온간단조에 의해 보스부가 달린 디스크를 성형하고 또 이것을 요구되는 정밀도로 기계 가공한 보스부가 달린 디스크(W1)와 파이프소재의 내주면에 기계가공으로 치형을 형성해서 완성한 파이프부재(W2)를 용착 일체로하여 보스부에 부설된 내치차(W3)로 하는 방법과 제5도(b)에 표시하듯이 요구되는 크기로 절단한 강재를 요구되는 온도로 가열해서 열간단조에 의해 대략적인 보스부에 부설된 내치차형상의 컵형소재(W4)로 형성하고, 또, 이 컵형소재(W4)의 내주면에 기계가공으로 치형을 형성해서 보스부에 부설되는 내치차(W5)로 하는 방법이 있다.

또, 한쪽면에 디스크를 구비한 내치차의 제조방법으로는 제6도에 표시하듯이 요구되는 크기로 절단한 강재를 요구되는 온도로 가열하고, 열간단조에 의해 대략적인 내치차 형상인 컵형소재(W6)로 형성하고, 다시 이 컵형소재(W6)의 내주면에 기계가공으로 치형을 형성해서 내치차(W7)로 하는 방법이 있다.

그런데, 종래의 내치차의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 열간 또는 온간 단조 등으로 형성하는 소재의 내주면에 기계가공으로 치형을 형성하도록 하고 있기 때문에 가공공정에 있어서 열간 또는 온간단조 등의 공정과 기계가공의 공정을 요하며, 특히 보스부에 부설된 디스크(W1)를 단조에 의해, 그리고 또, 내치부를 파이프부재(W2)에 의해 형성하는 것은 다시 용접공정을 요하므로 공정수의 증가 등에 의해 생산효율이 저하되고 제조경비가 높아지는 동시에 용접시에 열변형이 발생된다.

(2) 기계가공으로 치형을 형성하기 때문에 디스크근방의 내주면에 치형을 형성할 때에 내저부에 절삭구(具)의 도피구역이 필요하므로 통형상부의 내주면의 전체길이에 걸쳐서 치형을 형성할 수가 없어서 톱니의 유효길이가 짧아지고, 또, 톱니의 유효길이를 확보하기 위해서는 제품의 전체길이를 길게 할 필요가 있으므로 기계가공에 의해 메탈플로우가 절단되어서 강도적으로도 나빠지기 때문에 기계가공후의 제품의 고강도를 도모하기 위해서 열처리를 할 필요가 있다.

(3) 기계가공에 의해 사용재료의 수율이 나쁘다.

본 발명은, 상기한 종래의 내치차의 제조방법이 가지고 있는 문제점을 해결하고 제조공정의 간략화, 제품의 고정밀도화, 소형화, 고강도화 및 사용재료의 비율의 향상 등이 가능한 내치차의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1발명인 내치차의 제조법은 판형상 소재를 프레스가공으로 컵형으로 성형하고, 그 다음에 성형한 컵형소재를 내치차 성형용 금형에 끼워맞추고, 컵형소재의 디스크부를 내치차성형용 금형과 끼움용 금형으로 끼운 다음, 요구되는 회전수로 회전시키면서 내치차성형용 금형의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러를 컵형소재의 외주면에 누르면서 내치차성형용 금형을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재의 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해서 성형하는 것을 요지로 한다.

또, 본 발명의 제2발명인 내치차의 제조방법은 단조 또는 주조에 의해 성형한 컵형소재를 내치차성형용 금형에 끼워맞추고, 컵형소재의 디스크부를 내치차성형용 금형과 끼움용 금형으로 끼운 다음, 요구되는 회전수로 회전시키면서 내치차성형용 금형의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러를 컵형소재의 외주면에 누르면서 내치차성형용 금형을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재의 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해서 성형하는 것을 요지로 한다.

상기한 제1발명과 제2발명에 있어서 보스부를 보유한 컵형 소재를 사용함으로써 보스부에 부설된 내치차를 제조할 수가 있다.

본 발명은 프레스가공 또는, 단조가공 혹은 주조가공에 의해 성형한 컵형 소재의 외주면에 성형롤러를 누르면서 내치차성형용 금용을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재의 내주면에 치형을 냉각소성가공에 의해서 성형하기 때문에 제조공정을 간단하고 용이하게 할 수가 있다.

또, 치형을 회전성형에 의한 냉간소성가공으로 성형하기 때문에 통형상부의 내주면 전체길이에 걸쳐서 치형을 형성할 수가 있고, 또, 메탈플로우가 절단되는 일이 없고, 냉간소성가공시에 발생되는 내부응력에 의해 제품의 강도가 높아지므로, 제품의 고정밀도화, 소형화, 고강도화 및 사용재료의 비율의 향상을 도모할 수가 있다.

또, 보스부를 보유하는 컵형소재를 사용함으로써 보스부가 부설된 내치차를 용이하게 제조할 수가 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 내치차의 제조법을 도면표시의 실시예에 의거하여 설명한다.

제1도는, 디프드로잉(deep drawing) 가공용의 판형소재, 예를 들면 탄소강판, 저합금강판, 알미늄합금판 등의 판재를 사용해서 프레스가공과 롤러성형을 조합함으로써 내치차를 제조하는 제1발명인 내치차의 제조법의 실시예(제1실시예)를 가리킨다.

먼저, 요구되는 판형상소재(구체적으로는 제조하는 내치차의 외경이 80 내지 170mm일 경우, 사용하는 판재의 판두께는 대략 3.2mm 이상의 것을 사용하는 것이 바람직하지만 이것에 한정되는 것은 아니다.)를 프레스가공으로 제조하는 내치차의 질량 때문에 소재두께에 따라서 미리 계산해서 산출한 외경을 보유하는 컵형으로 성형해서 컵형소재(W)를 얻는다. (제1도(a))

그 다음에 컵형소재(W)를 치형(1H)의 외주면을 형성한 내치차성형용 금형(1)에 끼워맞춘다. (제1도(b))

이 경우, 컵형소재(W)의 내경을 내치차성형용금형(1)의 외경보다 약간 크게 성형함으로써 컵형소재(W)의 내치차성형용 금형(1)에 확실하게 끼워맞출 수 있도록 한다.

그 다음, 컵형소재(W)의 디스크부를 내치차성형용 금형(1)과 끼움형 금형(2)으로 끼운 다음 요구되는 회전수로 회전시키면서, 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3)를 컵형소재(W)의 외주면에 누르면서 내치차성형용 금형(1)을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재(W)의 내주면에 치형을 냉간소성가공으로 성형한다. (제1도(c))

또, 치형을 통형상부의 내주면에 성형한 다음, 필요에 따라서 기계가공(레이스 가공) 등에 의해서 외주면, 끝부분 등의 가공을 하여 제품, 즉, 제4도(a)에 표시하는 내치차(Wa)로 한다.

이 경우, 끼움형 금형(2)은 내치차성형용 금형(1)에 끼워 맞추어진 컵형소재(W)의 디스크부의 대략 중앙부 즉, 양금형(1,2)을 동일회전축 위에 배설하고 컵형소재(W)를 끼워 눌러 지지하는 것이다. 이 양금형(1,2)간에 있어서 성형소재(W)를 끼우는 압력은 내치차성형용 금형(1)을 회전시켜서 컵형소재(W)를 성형롤러(3)에 의해 냉간소성가공을 할 때에 컵형소재(W)를 강하고 견고하게 지지할 수 있도록 정한다.

또, 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3)는, 컵형소재(W)를 끼워맞춘 내치차성형용 금형(1)의 외주위치의 방사방향으로 컵형소재(W)의 재질, 형상, 사이즈에 대응하여 1개 또는 여러개를 대략 등간격으로 혹은 적당한 간격을 두고 배설한다. 그리고, 성형롤러(3)를 여러개 배치할 경우에는 모두 동일한 형상, 동일한 사이즈의 것을 배설하는 경우와 형상, 사이즈가 각각 다른 것을 배설하는 경우가 있지만, 이것은 컵형소재(W)의 재질, 형상, 사이즈에 따라서 적당히 선택하는 것이다. 또, 성형롤러(3)는, 성형용금형(1)의 회전중심으로부터 등거리로 배설하는 경우와, 다른 거리로 배설하는 경우가 있는데, 이것은, 컵형소재(W)의 재질, 형상, 사이즈에 따라서 적절히 선택하는 것이다.

또, 성형롤러(3)를 컵형소재(W)의 외주면에 누를 때의 압력은 모두 동일한 압력으로 혹은, 다른 압력으로 설정할 수가 있다. 그리고, 이 압력은 내치차성형용 금형(1)의 회전축에 대하여 직각방향으로 가해지도록 한다.

또, 내치차성형용 금형(1)과 끼움용 금형(2)에 의하여 끼워진 컵형소재(W)는, 양 금형(1,2) 모두 소정의 회전수, 예를 들면 분당 180 내지 700회전수로 회전시키면서 성형롤러(3)를 내치차성형용 금형(1)의 한쪽 끝 위치로부터 다른 한쪽 끝방향으로 향해서 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행하게 소정의 이송속도, 예를 들면 분당 0.2m의 이송속도로 상대적으로 이동시킨다.

또, 컵형소재(W)의 회전속도 및 성형롤러의 이송속도, 누르는 압력과 이동압력등은 컵형소재(W)의 재질, 형상, 사이즈에 따라서 적당히 결정하는 것이다.

이와 같이, 양 금형(1,2) 사이에 끼워진 컵형소재(W)의 회전과 성형롤러의 누름이동의 조합에 의하여 컵형소재(W)의 통형상부의 냉간소성가공을 연속적으로 함으로써 내치차성형용 금형(1)의 외주면에 형성한 치형(1H)에 따라서 내치를 동시에 성형한다. 이때, 성형롤러(3)는 CNC제어에 의해 조정되어서 가해지는 압력을 일정하게 유지하는 동시에 컵형소재(W) 즉, 내치차의 외주형상을 정비하기 위하여 성형롤러(3)는, 컵형소재(W)의 회전운동에 추종하여 회전해서 성형롤러(3)와 컵형소재(W)의 외주면의 주속도가 동등하게 되도록 한다. 또, 냉간소성가공에 의한 고강도화를 도모하기 위해서 냉간소성가공부분에 냉각제를 소정의 압력으로 분사해서 냉각소성가공시의 발열을 방지하는 동시에 성형롤러(3)와 컵형소재(W)간을 윤활하게 한다.

또, 상기한 제1실시예의 경우에는 판형상소재를 프레스가공에 의해 컵형으로 성형하고, 이 컵형소재를 내치차성형용 금형에 끼워 맞추도록 하고 있지만 원형의 판형상소재를 대향하는 양 금형(1,2) 사이에 그대로 끼워서 성형롤러에 의해 컵형으로 성형하는 동시에 내치를 동시에 성형하도록 할 수도 있다.

제2도는, 예를 들어 탄소강, 저합금강, 알루미늄합금강, 그 외의 금속을 사용해서 단조와 롤러성형을 조합함으로써 내치차를 제조하는 본 발명의 제2발명의 내치차 제조법의 실시예(제2실시예)를 가리킨다.

이 제2실시예에 있어서는 먼저, 단조에 의해 보스부(B)를 보유하는 컵형소재(WO)를 성형한다. (제2도(a))

이 경우에 있어서 컵형소재(WO)의 강도를 유지하기 위하여 열처리, 예를 들면 탄소강, 저합금강의 경우에는 860℃ 전후에서 풀림처리를 실시하지만 컵형소재(WO)의 재질에 따라서는 예를 들어 저탄소강일 경우에는 열처리를 생략할 수가 있다. 또, 컵형소재(WO)의 통형상부의 내주면을 요구되는 정밀도로 마무리하기 위하여 기계가공(레이스가공)을 실시한다.

다음에, 컵형소재(WO)를 치형(1H)의 외주면에 형성한 내치차성형용 금형에 끼워 맞춤한다. (제2도(b))

그 다음에, 컵형소재(WO)의 디스크부를 내치차성형용 금형(1)과 끼움용 금형(2)로 끼운후 요구되는 회전수로 회전시키면서 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3)를 컵형소재(WO)의 외주면에 누르면서 내치차성형용 금형(1)을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재(WO)의 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해 성형한다. (제2도(c))

또, 치형을 통형상부의 내주면에 성형한 다음 필요에 따라서 기계가공(레이스가공) 등에 의해 외주면, 끝부분 등의 가공을 하여 제품, 즉 제4도 (b)에 표시하는 보스부가 부설된 내치차(Wb)로 한다.

이 제2실시예에 있어서의 성형롤러(3)의 설치수 등의 가공조건을 컵형소재(WO)의 재질, 형상, 사이즈 등에 대응해서 결정한다는 것은, 상기한 제1실시예와 동일하다.

제3도는, 예를 들어 알루미늄 합금강, 그위의 금속을 사용해서 주조와 롤러성형을 조합시킴으로써 내치차를 제조하는 본 제2발명의 내치차 제조법의 실시예(제3실시예)를 가리킨다.

이 제3실시예에 있어서는 먼저, 주조에 의해 보스부(B)를 보유하는 컵형소재(WO')를 형성한다. (제3도(a))

다음에 컵형소재(WO')를 치형(1H)의 외주면에 형성한 내치차성형용 금형(1)에 끼워 맞춘다. (제3도(b))

그 다음에 컵형소재(WO')의 디스크부를 내치차성형용 금형(1)과 끼움용 금형(2)으로 끼운 다음 요구되는 회전수로 회전시키면서 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3)를 컵형소재(WO')의 외주면에 누르면서 내치차성형용 금형(1)을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재(WO')의 내주면에 치형을 냉각소성가공으로 형성한다. (제3도(c))

또, 치형을 통형상부의 내주면에 성형한 다음, 필요에 따라서 기계가공(레이스 가공) 등에 의해서 외주면, 끝부분 등에 가공을 해서 제품, 즉, 제4도(b)에 표시하는 보스부가 부설된 내치차(Wb)로 한다.

이 제3실시예에 있어서의 성형롤러(3)의 설치수 등의 가공조건을 컵형소재(WO')의 재질, 형상, 사이즈 등의 대응해서 결정한다는 것은 상기한 제2실시예와 동일하다.

청구항 1에 기재한 발명(제1발명)에 의하면, 판형소재를 프레스 가공함으로써 형성한 컵형소재의 외주면에 성형롤러를 누르면서 내치차성형용 금형을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재의 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해 성형하기 때문에 제조공정을 간단하고 용이하게 할 수가 있다.

또, 치형을 회전성형에 의한 냉간소성가공으로 성형하기 때문에 통형상부의 내주면의 전체길이에 걸쳐서 치형을 성형할 수가 있고, 또, 메탈 플로우가 절단되는 일이 없으며, 냉간소성가공시에 발생하는 내부응력에 의해서 제품의 강도가 높아지므로 제품의 고정밀도화, 소형화, 고강도화 및 사용재료의 비율향상을 도모할 수가 있다.

청구항 2에 기재한 발명(제2발명)에 의하면, 단조가공 또는 주조가공에 의해서 성형한 컵형소재의 외주면에 성형롤러를 누르면서 내치차성형용 금형을 따라서 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재의 내주면에 치형을 냉간소성가공으로 성형하기 때문에 제조공정을 간단하고 용이하게 할 수가 있다.

또, 치형을 회전성형에 의한 냉간소성가공으로 성형하기 때문에 통형상부의 내주면의 전체길이에 걸쳐서 치형을 형성할 수가 있고, 또, 메탈플로우가 절단되는 일이 없으며 냉간소성가공시에 발생되는 내부응력에 의해 제품의 강도가 높아져서 제품의 고정밀도화, 소형화, 고강도화 및 사용재료의 비율의 향상을 도모할 수가 있다. 청구항3에 기재한 발명에 의하면 보스부를 보유하는 컵형소재를 사용함으로써 보스부가 부설된 내치차의 제조공정을 증가시키지 않고서도 간단하고 용이하게 제조할 수가 있다.

Claims (5)

1. 판형상소재를 프레스가공에 의해 컵형으로 성형하고, 그 다음에 성형한 컵형소재(W)를 내치차성형용 금형(1)에 끼워맞추어서 컵형소재(W)의 디스크부를 내치차성형용 금형(1)과 끼움용 금형(2)으로 끼운 다음, 요구되는 회전수로 연속하여 회전시키면서, 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3)를 컵형소재(W)의 외주면에 누르면서, 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행하게 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재(W)의 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 내치차의 제조법.
2. 단조, 또는 주조에 의해 성형한 컵형소재(WO)를 내치차성형용 금형(1)에 끼워맞추어서 컵형소재의 디스크부를 내치차성형용 금형(1)과 끼움용 금형(2)으로 끼운 다음, 요구되는 회전수로 연속하여 회전시키면서 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행한 회전축을 보유하는 성형롤러(3) 컵형소재의 외주면에 누르면서, 내치차성형용 금형(1)의 회전축과 평행하게 상대적으로 이동시킴으로써 컵형소재(WO)의 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해 성형하는 것을 특징으로 하는 내치차의 제조법.
3. 제2항에 있어서, 단조로 성형한 컵형소재의 통형상부의 내부면을 레이스 가공한 후, 그 내주면에 치형을 냉간소성가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 내치차의 제조법.
4. 제1항에 있어서, 컵형소재(WO')가 보스부를 보유하는 것인 것을 특징으로 하는 내치차의 제조법.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 컵형소재(WO')가 보스부를 보유하는 것인 것을 특징으로 하는 내치차의 제조법.